Введение: Первая роботизированная хирургия.
Первая роботизированная операция в последнее время не проводилась. Вы будете удивлены, это было в 1983 году! В последние годы роботизированная хирургия становится все более распространенной, поскольку эта технология предлагает множество преимуществ, в том числе более быстрое время восстановления и меньшее количество рубцов. Процедуру, которая раньше выполнялась с большими разрезами и большими инструментами, теперь можно выполнять с микроскопической точностью с помощью гораздо меньших разрезов и гораздо более тонких инструментов.
Source: YouTube
До роботизированной хирургии лапароскопическая хирургия выполнялась с использованием инструментов меньшего размера и меньших разрезов. В комплект также входили миниатюрные камеры для обзора операционного поля. К этой методике была добавлена роботизированная хирургия, которая имитировала ловкость рук хирурга в меньшей хирургической области с использованием роботизированных рук.
Читайте также: Влияние искусственного интеллекта в офтальмологии
Первый хирургический робот назывался Arthrobot и использовался канадскими врачами в 1983 году. Позже роботы использовались и для других операций, таких как хирургия глаза и хирургия простаты. Развитие роботизированной хирургии началось медленно в 1980-х годах. Сначала роботизированная операция выполнялась хирургами с высокой точностью, пока пациент находился в одной комнате с роботом. Однако современные технологии позволяют хирургам оперировать пациентов, находящихся далеко. Использование этой техники оказалось полезным для врачей, оперирующих солдат, получивших ранения в зарубежных странах.
Читайте также: Искусственный интеллект и отоларингология.
Хирургическая система да Винчи в настоящее время является одним из самых совершенных используемых роботов. Он используется уже более десяти лет и является чрезвычайно точным. Операция, выполняемая с использованием этой технологии, обычно приводит к более короткому времени восстановления и меньшему дискомфорту для пациента.
Читайте также: Искусственный интеллект в здравоохранении.
Хирургическое сообщество беспрецедентным образом приняло роботизированную хирургию. В результате это было частично обусловлено быстрым развитием технологий и, частично, легкостью, с которой существующие лапароскопические процедуры и методы были адаптированы к новому лапароскопическому подходу. В последние годы роботы становятся все более важной частью здравоохранения. Редко когда эти технологические достижения в медицине и хирургии внедрялись в результате рандомизированных проспективных исследований.
Читайте также: Как искусственный интеллект может помочь в поиске вакцины от коронавируса (Covid-19)?
Ни один обзор истории роботизированной хирургии не будет полным без знакомства с работами автора Карела Чапека, и это краткое введение в историю роботизированной хирургии не разочарует. Чешский драматург Чапек наиболее известен своими пьесами. В его пьесе «Универсальные роботы Россума» впервые был определен термин «робот». Это слово происходит от чешского слова robota, которое означает принудительный труд или принудительную деятельность. Однако со временем этот термин приобрел значение повторяющейся задачи, ориентированной на машину, с небольшим или большим количеством задействованного искусственного интеллекта. Роботы, которые когда-то выполняли рутинные задачи для своих хозяев-людей, в пьесе пытаются отказаться от своей подчиненной роли и взять под контроль свою судьбу. В промышленности широко распространены роботы – машины, которые могут выполнять повторяющиеся, точные и заранее запрограммированные действия, но медицинский сектор лишь относительно недавно принял их на вооружение, чтобы помочь более эффективно оказывать помощь.
Читайте также: Исцеление с помощью ИИ | Эпоха искусственного интеллекта | С1 | Е2
Современные хирургические роботизированные системы можно разделить на три типа. Полуактивные системы, активные системы и первично-вторичные системы. Активная система работает автономно (под контролем оперирующего хирурга) и выполняет заранее запрограммированные действия. Примером этого являются платформы PROBOT и ROBODOC, описанные ниже. Полуактивные системы включают элементы, управляемые хирургом, которые дополняют заранее запрограммированные элементы этих роботов. Формальным первично-вторичным системам (предшественникам платформ ZEUS и da Vinci®) не хватает заранее запрограммированных возможностей других систем. Деятельность хирурга полностью отвечает за его действия. Инструменты, используемые в лапароскопической хирургии, точно воспроизводят движения рук хирурга, но внутри пациента.
Читайте также: Роль искусственного интеллекта в распространении вакцин.
Первая роботизированная процедура современной эпохи часто определяется разными авторами по-разному. В большинстве случаев эта честь достается Кво и др., которые использовали роботизированную систему PUMA 560 для более точного проведения нейрохирургической биопсии – стереотаксической хирургии головного мозга. Дэвис и др. использовали ту же систему для выполнения трансуретральной резекции простаты (ТУРП), предшественника того, что в конечном итоге стало ПРОБОТом.
Устройство было разработано компанией Integrated Surgical Supplies Ltd специально для ТУРП. PROBOT был разработан для направления вращающегося лезвия для завершения процесса резекции простаты. ПРОБОТ не получил широкой клинической привлекательности, но аналогичная концепция в то же время исследовалась в других местах.
Читайте также: Искусственный интеллект в улучшении бизнес-процессов здравоохранения
Параллельно велась разработка системы ROBODOC (первая из активных роботизированных систем, получивших одобрение FDA) и машины, предназначенной для повышения точности операций по замене тазобедренного сустава. Он был принят в Европе (а затем и в США) почти сразу же, первые процедуры начались в 1992 году. Аналогичным образом, второй чрескожный доступ (PAKY) использовался для доступа к почке при хирургическом вмешательстве по камням. Однако все эти системы не были предназначены для улучшения или расширения лапароскопических процедур.
Читайте также: Аннотации к изображениям: для диагностики кожных заболеваний с помощью искусственного интеллекта
Ранние активные роботизированные системы ясно продемонстрировали потенциал механических устройств для улучшения хирургических вмешательств, но основной движущей силой дальнейших разработок по усовершенствованию лапароскопических процедур была концепция телеприсутствия, которая была разработана в сотрудничестве между Исследовательским центром Эймса в НАСА и исследователями из Стэнфорда.
Понимая, что связь между хирургами (вдали от поля боя) и их пациентами может снизить смертность и заболеваемость среди солдат, участвующих в конфликтах, военные США разработали роботизированную платформу для связи хирургов с пациентами.
Многие из исследователей, связанных с этой группой военных интересов, позже развили свои идеи на коммерческой основе в государственном и коммерческом секторах. Роботизированная платформа «Автоматическая эндоскопическая система оптимального позиционирования» (AESOP) финансировалась непосредственно компанией Computer Motion.
Читайте также: Роль искусственного интеллекта в медицинской документации
Используя эту систему, хирурги могли управлять позиционированием лапароскопической камеры с помощью голоса. После некоторых модификаций система была перезапущена как операционная система ZEUS. EndoAssist (более громоздкая, но значительно более дешевая альтернатива) работал на инфракрасных сигналах, исходящих из гарнитуры оперирующего хирурга. Примерно в то же время дебютировал SRI Green Telepresence, предшественник того, что впоследствии стало Intuitive Surgical. Позже она претерпела капитальный ремонт и стала ранней версией сегодняшней системы да Винчи.
Как две конкурирующие роботизированные системы, ZEUS и da Vinci, они продолжали доминировать в области роботизированной хирургии более десяти лет, занимая первое место в мире и расширяя границы минимально инвазивной хирургии. ZEUS, трехрукая платформа, продолжала использовать систему камер AESOP с голосовым управлением.
Читайте также: Роль ИИ в распространении вакцин
Камеру держали за одну из трех рукояток, а две другие использовались для хранения хирургических инструментов. В целом платформа да Винчи представляла собой систему из трех-четырех рычагов, в центре которой находился бинокулярный объектив (для трехмерного просмотра). Однако, возможно, более важным был тот факт, что остальные руки тележки также были шарнирно соединены в запястьях с семью степенями свободы. Это было одновременно уникальное преимущество и инновация, которая в конечном итоге сыграла решающую роль в превращении да Винчи в ведущую платформу.
Между этими двумя конкурирующими системами, ZEUS и Da Vinci, шла десятилетняя битва, которая доминировала в области роботизированной хирургии в течение десятилетия, торгуя первыми в мире и расширяя границы минимально инвазивной хирургии.
Читайте также: Влияние автоматизации в здравоохранении
В Бельгии платформа да Винчи была первой, которая была использована для холецистэктомии (Бельгия, 1997 г.). Впервые используя инновационные «наручные» инструменты, Карпентье в следующем году выполнил замену митрального клапана. За этим последовал реанастомоз фаллопиевых труб с использованием системы ZEUS в 1998 году.
Год спустя Дуглас Бойд и его коллеги из Лондонского центра медицинских наук провели первую операцию по шунтированию сердца. Последующая процедура реваскуляризации сердца была проведена той же командой на платформе ZEUS.
Читайте также: Как RPA может помочь в здравоохранении?
ZEUS использовался для трансатлантической холецистэктомии в 2001 году (хирург-хирург провел операцию в Нью-Йорке, в то время как пациент физически находился в Страсбурге, Франция).
Когда в 2003 году компании Computer Motion и Intuitive Surgical объединились, системы ZEUS и da Vinci оказались фактически объединены. Поэтому дальнейшие разработки и улучшения были сосредоточены на платформе да Винчи, которая впоследствии доминировала в роботизированной хирургии в течение почти десятилетия.
Читайте также: Как больницы используют алгоритмы для определения приоритетности распределения вакцин против COVID-19
В этой быстро развивающейся области лишь недавно появились новые технологические компании, которые привнесли значительный элемент конкуренции и выбора.